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Un GPS visuel pour les voitures ou les robots

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D'ordinaire si précis, le GPS peut être trompé dans certaines circonstances : environnement urbain dense, tunnels, brouillages des ondes, etc. Pour résoudre ce problème, des chercheurs de l'université de Pennsylvanie ont développé une méthode, utilisant une camera omnidirectionnelle, pour déterminer la trajectoire suivie grâce à la seule observation visuelle.

La caméra omnidirectionnelle filme en permanence l'intégralité du champ visuel autour de la voiture et suit le déplacement. © J.-P. Tardif, Y. Pavlidis et K. Daniilidis

Lors de l'édition 2008 de l'International Conference on Intelligent Robots and Systems, qui s'est tenue à Nice, trois chercheurs de l'université de Pennsylvanie aux Etats-Unis (Jean-Philippe Tardif, Yanis Pavlidis et Kostas Daniilidis) ont présenté un système permettant d'estimer la trajectoire d'une voiture à l'aide d'une caméra omnidirectionnelle, capable de filmer un champ de 360 degrés. Le système utilisé, la Ladybug, fabriquée par l'entreprise canadienne Point Grey, est en fait composé de 6 petites caméras. Avec un tel champ, il devient possible d'extraire  beaucoup plus d'informations qu'à l'aide d'une caméra classique.

La caméra omnidirectionnelle Ladybug 2. Avec ses six capteurs CCD, elle filme 75% de la sphère autour d'elle. © Point Grey

Intéressant aussi pour la robotique

Pour estimer la trajectoire, le système détecte des points d'intérêt dans les images puis les suit dans la séquence d'images. Afin d'obtenir des résultats plus robustes, les chercheurs ont développé une nouvelle méthode d'analyse qui détermine la rotation et la translation de manière séparée. Son principe repose sur la mise en correspondance des points 3D obtenus par triangulation avec leurs projections dans une nouvelle image.

Comparaison entre les suivis de trajectoire obtenus grâce à la camera omnidirectionnelle (ligne bleue) et avec les coordonnées GPS (rouge). © J.-P. Tardif, Y. Pavlidis et K. Daniilidis

A l'aide d'expériences à grande échelle, les auteurs ont montré que cette approche permet d'obtenir de meilleurs résultats que les techniques existantes. Il est possible d'estimer la trajectoire d'un véhicule aussi précisément qu'un GPS, voire plus. Ainsi, une voiture munie de ce système, qui serait complété par une carte électronique, pourrait être guidée hors de la réception de son GPS.

De plus, la méthode permet, a posteriori, de reconstruire en 3D la structure de l'environnement traversé. Elle est donc également intéressante pour des applications variées en robotique.

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